工程力学与机械设计基础（第3版）

全书由静力学、材料力学和机械设计基础三大部分组成。静力学部分包括静力学基础、平面力系、空间力系与重心。材料力学部分包括拉伸和压缩、剪切与挤压、扭转、直梁的弯曲和压杆的稳定。机械设计基础部分包括平面连杆机构（含点的运动、刚体的基本运动和刚体的平面运动）、凸轮机构和间歇运动机构、连接、带传动、圆柱齿轮传动、轮系、轴（含轴组合变形的强度计算和交变应力等）、轴承、联轴器离合器和制动器、摩擦磨损、润滑及环保。

第1篇静力学
第1章静力学基础
1.1静力学的基本概念
1.1.1力的概念
1.1.2刚体的概念
1.1.3平衡的概念
1.2静力学公理
1.3约束、约束反力与受力图
1.3.1研究对象与受力图的概念
1.3.2约束与约束反力
1.3.3工程上常见的几种约束类型及其反力方向的确定
本章小结
思考题和习题1
第2章平面力系
2.1平面汇交力系
2.1.1平面汇交力系及其实例
2.1.2平面汇交力系合成与平衡的解析法
2.2平面力偶系的合成与平衡
2.2.1力对点之矩

.2.2.2合力矩定理
2.2.3力偶与力偶矩
2.2.4平面力偶系的合成与平衡
2.3平面任意力系
2.3.1平面任意力系的概念
2.3.2平面任意力系的平衡方程及其应用
2.3.3固定端的约束及其应用
2.4物体系统的平衡静定与静不定问题
2.4.1物体系统的平衡
2.4.2静定与静不定问题
2.5考虑摩擦时的平衡问题
2.5.1摩擦力
2.5.2考虑摩擦的平衡问题
本章小结
思考题和习题2
第3章空间力系与重心
3.1力在空间直角坐标轴上的投影
3.1.1一次投影法
3.1.2二次投影法
3.2力对轴之矩合力矩定理
3.3空间力系的平衡
3.3.1空间任意力系的平衡方程
3.3.2空间汇交力系的平衡方程
3.3.3空间平行力系的平衡方程
3.4空间力系问题的平面解法
3.5重心
3.5.1重心的概念及其坐标公式
3.5.2确定物体重心的方法
本章小结
思考题和习题3
第2篇材 料 力 学
第4章拉伸和压缩
4.1拉伸和压缩的概念
4.2拉伸和压缩时的内力与截面法
4.2.1内力
4.2.2截面法
4.3横截面上的正应力
4.4轴向变形和胡克定律横向变形
4.4.1轴向变形和胡克定律
4.4.2横向变形
4.5拉伸和压缩时材料的力学性能
4.5.1塑性材料拉伸时的力学性能
4.5.2脆性材料拉伸时的力学性能
4.5.3塑性材料压缩时的力学性能
4.5.4脆性材料压缩时的力学性能
4.6应力集中的概念
4.7拉伸和压缩时的强度计算
4.7.1许用应力和安全系数
4.7.2强度计算
本章小结
思考题和习题4
第5章剪切与挤压
5.1剪切的概念剪应力
5.2挤压的概念挤压应力
5.3剪切与挤压的实用计算
本章小结
思考题和习题5
第6章扭转
6.1扭转的概念
6.2扭转时的内力——扭矩和扭矩图
6.2.1扭矩
6.2.2扭矩图
6.3圆轴扭转时的应力
6.3.1横截面上剪应力的分布规律
6.3.2剪应力的计算公式
6.4圆轴扭转时的变形
6.4.1扭转角
6.4.2单位长度扭转角
6.5圆轴扭转时的强度和刚度计算
6.5.1强度条件
6.5.2刚度条件
本章小结
思考题和习题6
第7章直梁的弯曲
7.1平面弯曲的概念
7.2梁弯曲时横截面上的内力——剪力和弯矩
7.3剪力图和弯矩图
7.3.1剪力方程和弯矩方程
7.3.2剪力图和弯矩图
7.4纯弯曲时梁横截面上的应力
7.4.1实验观察与假设
7.4.2应变与应力分布规律
7.4.3弯曲正应力计算公式
7.4.4圆形和矩形截面的惯性矩、抗弯截面模量
7.5梁弯曲的强度条件
7.6梁的弯曲变形
7.6.1挠度和转角
7.6.2用叠加法计算梁的变形
本章小结
思考题和习题7
第8章压杆的稳定
8.1压杆稳定的概念
8.2细长压杆的临界力
8.2.1欧拉公式
8.2.2临界应力
8.2.3欧拉公式的适用范围
本章小结
思考题和习题8
第3篇机械设计基础
第9章平面连杆机构
9.1平面机构的运动基础
9.1.1点的运动
9.1.2刚体的平动
9.1.3刚体的定轴转动
*9.2平面机构的运动简图与自由度
9.2.1机构的组成
9.2.2平面机构运动简图
9.2.3平面机构的自由度计算
9.3平面四杆机构
9.3.1铰链四杆机构的基本类型与应用
9.3.2铰链四杆机构类型的判别
9.3.3滑块四杆机构的类型与应用
9.3.4平面连杆机构的基本特性
本章小结
思考题和习题9
第10章凸轮机构和间歇运动机构
10.1凸轮机构的类型和应用
10.1.1凸轮机构的组成、特点和应用
10.1.2凸轮机构的分类
10.2从动件的基本运动规律
10.2.1确定凸轮轮廓的基本依据
10.2.2凸轮机构的工作过程和有关参数
10.2.3从动件的基本运动规律
10.3盘形凸轮轮廓曲线的设计
10.3.1图解法原理
10.3.2对心直动从动件盘形凸轮轮廓的设计
10.3.3用图解法绘制凸轮轮廓应注意的事项
10.4凸轮机构基本尺寸的确定
10.4.1压力角及其许用值
10.4.2基圆半径的选择
10.4.3滚子半径与运动失真
10.5棘轮机构
10.5.1棘轮机构的工作原理
10.5.2棘轮机构的类型
10.5.3棘轮机构的特点与应用实例
10.6槽轮机构
10.6.1槽轮机构的工作原理
10.6.2槽轮机构的类型
10.6.3槽轮机构的特点与应用实例
本章小结
思考题和习题10
第11章连接
11.1螺纹连接
11.1.1螺纹连接类型
11.1.2螺纹连接的预紧及防松
11.2螺栓连接的强度计算
11.2.1普通螺栓的强度计算
11.2.2铰制孔用螺栓的强度计算
11.3键、销连接
11.3.1键连接功用和分类
11.3.2普通平键连接的尺寸选择及强度校核
11.3.3花键连接的类型及特点
11.3.4销连接
本章小结
思考题和习题11
第12章带传动
12.1概述
12.1.1带传动的类型和应用
12.1.2普通v带和带轮
12.2带传动的工作情况分析
12.2.1带传动的受力分析
12.2.2带传动的应力分析
12.2.3带传动的弹性滑动及其传动比
12.3v带传动的设计计算
12.3.1带传动的失效形式和计算准则
12.3.2v带传动的设计方法和步骤
本章小结
思考题和习题12
第13章圆柱齿轮传动
13.1概述
13.1.1齿轮机构的组成、特点、分类和应用
13.1.2渐开线形成及其性质
13.1.3渐开线齿廓能满足定传动比要求
13.2直齿圆柱齿轮传动
13.2.1渐开线齿轮各部分名称、主要参数、主要尺寸
13.2.2渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
13.2.3齿轮的失效形式、材料及热处理
13.2.4渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
13.3齿轮齿形加工
13.3.1渐开线齿轮切齿原理及方法
13.3.2渐开线标准直齿圆柱齿轮根切现象和不根切的少齿数
13.4斜齿圆柱齿轮传动
13.4.1斜齿圆柱齿轮的形成、主要参数、几何尺寸
13.4.2正确啮合条件、重合度、当量齿数、主要优缺点
13.4.3斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
本章小结
思考题和习题13
第14章轮系
14.1概述
14.2定轴轮系的传动比
14.3行星轮系的传动比
14.3.1行星轮系的组成
14.3.2行星轮系的传动比计算
本章小结
思考题和习题14
第15章轴
15.1轴的结构设计
15.1.1轴的功用、分类及材料
15.1.2轴设计的基本要求
15.1.3轴的结构设计
15.2轴的强度计算
15.2.1按许用剪应力计算
15.2.2按许用弯曲应力计算
本章小结
思考题和习题15
第16章轴承
16.1轴承的分类
16.2滚动轴承类型、特点、精度及代号
16.2.1滚动轴承的构造
16.2.2滚动轴承的类型和特点
16.2.3滚动轴承的代号
16.3滚动轴承的选择
16.4滚动轴承的寿命计算
16.4.1滚动轴承失效形式及计算准则
16.4.2基本额定寿命、基本额定动载荷和寿命计算公式
16.4.3滚动轴承的当量动载荷
16.4.4角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向力
16.5滚动轴承组合设计
16.5.1滚动轴承的轴向固定
16.5.2轴的支承结构形式
16.5.3轴承的组合调整
16.5.4轴承的装拆
16.6滑动轴承简介
16.6.1滑动轴承的应用、 类型及选用
16.6.2滑动轴承的结构形式
16.6.3轴瓦的结构和轴承的材料
本章小结
思考题和习题16
第17章联轴器、离合器和制动器
17.1概述
17.2联轴器
17.2.1刚性联轴器
17.2.2无弹性元件的挠性联轴器
17.2.3非金属弹性元件挠性联轴器
17.2.4金属弹性元件联轴器
17.2.5安全联轴器
17.3离合器
17.3.1操纵式离合器
17.3.2自动离合器
17.4制动器
17.4.1圆盘制动器
17.4.2带式制动器
17.4.3块式短闸瓦制动器
17.4.4制动器的发热
本章小结
思考题和习题17
第18章摩擦磨损、润滑及环保
18.1摩擦、磨损和润滑
18.1.1摩擦、磨损的基本概念
18.1.2润滑
18.2机械传动常用的润滑方式及机械效率
18.2.1机械传动常用的润滑方式
18.2.2脂和固体润滑的润滑方式及其润滑装置
18.2.3机械的效率
18.3机械环保常识
18.3.1机械对环境的污染
18.3.2机械环保技术
本章小结
思考题和习题18
附录热轧普通工字钢（摘自gb706—88）
部分思考题和习题参考答案

前言
《工程力学与机械设计基础》是高等职业技术院校机电类专业系列教材之一，属机电类专业的专业技术基础课。经过几轮使用后，作者在听取了同行及专家的建议以后，在第二版教材的基础上进行了修订。
在理论的叙述上保证工程力学和机械设计基础的完整性和严谨性，以培养高素质、技能型专业人才为出发点，更加紧密结合当前职业教育中理论力学、材料力学与机械设计基础三门课程的教学改革需要。本教材既注意学习、吸收有关院校职业教育中理论力学、材料力学与机械设计基础课程改革的成果，又尽量反映作者长期教学所积累的经验与体会，体现高职高专教育中专业技术基础课的基础性与实用性的和谐统一。努力贯彻职业教育“以应用为目的”、“以必需、够用为度”的原则，体现了职业教育的特色。在教学内容的安排和取舍上，遵循“尊重学科，但不恪守学科”的原则，删旧增新，减少理论推导，着重阐明实际应用价值。强调专业技术基础课和专业课之间的联系，注意与专业课的衔接，力求做到立足实践与应用，拓宽知识面，使一般能力的培养与职业能力的培养相结合，有利于教师的教和学生的学。在应用举题和习题的选取上结合工程实例和日常生活的实例，突出实践环节，以培养学生解决实际问题的能力。
在传统的工科类专业中，理论力学、材料力学和机械设计基础一直是三门重要的专业技术基础课，但就其内容来讲包含了过多的理论阐述和公式推导，这并不适合职业教育层次的教学，因此我们针对这一层次的特点和需求，对这三门课程进行了知识的合理整合，编写了这本《工程力学及机械设计基础》教材。本教材在第二版教材特色的基础上有了较大的突破，编写思路清晰，层次分明，既简明易懂，又论述严谨。其内容上将运动学部分和材料力学的组合变形部分分别融入到机械设计基础的相关章节中，同时在教材中又体现了能源、环保的理念。
本教材分三篇：第1篇静力学，第2篇材料力学，第3篇机械设计基础，共计18章。建议教学时数为90~120学时，教师可以根据实际需要进行筛选教学。
本教材由上海新侨职业技术学院吴建蓉老师和上海工商外国语学校黄苏春老师担任主编。参加编写的还有诸兰珍、严建红、杨仲冈、申曙光、李昂、何俊、邵国清等。本书在编写时参考了曹力同主编的《工程力学》、王昌明主编的《机械设计基础》、邱宣怀主编的《机械设计》、何小伯主编的《机械设计》及孙桓主编的《机械原理教程》等书籍资料，在此一并致谢。
本教材适合高等职业学校、高等专科学校、成人高校及本科院校举办的二级职业技术学院和民办高校及中等职业学校使用。
由于编者水平所限，加之时间仓促，错误与不足之处在所难免，请不吝赐教，以便修订时改进。